Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
https://wos-scopus.com
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Электротехника
Размещена 12.10.2017.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АНАЛИЗА УСТОЙЧИВОСТИ СВОБОДНОСТОЯЩИХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОПОР ВЛ-35-110 кВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ОБВОДНЁННЫХ УЧАСТКАХ ТРАСС

Ляховецкая Людмила Владимировна

к.т.н.

Костанайский инженерно-экономический университет им. М. Дулатова

доцент

Аннотация:
Теоретически установлен и практически обоснован параметр типа закрепления в обводнённых грунтах свободностоящих железобетонных опор ВЛ-35-110 кВ, как показатель обеспечения их устойчивости в конкретных условиях эксплуатации линий электропередачи.


Abstract:
In theory found and the type of fixing of reinforce-concrete supports of air-tracks of electricity transmission is practically well-proven by tension 35-110 кВ in soils with the purpose of providing of their stability.


Ключевые слова:
воздушные линии электропередачи; железобетонная опора; устойчивость опор; фундамент; отказ.

Keywords:
air-tracks of electricity transmission; reinforce-concrete support; stability of supports; foundation; refuse.


ДК 621.311.019.3

 

Введение

         Практика эксплуатации воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 35-110 кВ, смонтированных на железобетонных опорах с коническими центрифугированными стойками, показала, что при расположении трассы ВЛ на обводнённых участках равнинной местности и в зонах повышенной ветровой нагрузки на опоры и провода значительная часть аварийных отключений линий происходила по причине нарушения устойчивости свободностоящих (промежуточных) железобетонных опор.

         Нарушение устойчивости заключается в значительном отклонении опор от вертикального положения сверх допустимых нормативов 0,02 рад. вплоть до их падения [1, 2]. При этом происходило повреждение и обрыв проводов, разрушение изоляторов, повреждение линейной арматуры.

Актуальность

Установка опор в грунте с ригелями в ряде случаев при значительном обводнении песчаных грунтов, супесей и суглинков оказывалась неэффективным способом предотвращения нарушения устойчивости опор. В частности, по данным за эксплуатацией ВЛ-35 кВ сельских распределительных сетей протяжённостью 948 км, расположенных на равниной местности Костанайской области Северного Казахстана в III – IV районах по величине скоростного напора ветра за период 2009-2012 гг, доля аварийных отключений ВЛ электропередачи по причине нарушения устойчивости свободностоящих железобетонных опор на конических центрифугированных стойках составила 29,7 % в общем потоке аварийных отключений  по причине отказов элементов системы «опоры-изолятор-провод» [3].

Цели, задачи, материалы и методы

С целью обеспечения устойчивости опор на базе подножника ФС1-4 для слабых грунтов разработана конструкция  железобетонного фундамента, состоящего из опорной плиты размерами 3,5х2,5м, центральной полой стойки для установки в неё нижней части стойки опоры с последующим бетонированием и двух рёбер прямоугольного сечения со скосами в верхней части. Рёбра расположены перпендикулярно плите и стойке фундамента, они выполняют роль ригелей. Высота фундамента 3,0 м, глубина установки в котлован 3,2 м. Масса фундамента 6т [3, 4, 5].

Предложена конструкция разборного фундамента многократного использования [6].

В 2009-2012 годах был выполнен производственный эксперимент для определения целесообразности реализации этого предложения.

На одной из обводнённых трасс ВЛ-35 кВ в Костанайской области были установлены 6 опор ПБ 35-3,1т на стойках СК 22.1-1.1 с проводом АС 95/16 в экспериментальные фундаменты предложенной конструкции. Одновременно были выправлены рядом расположенные опоры, установленные в песчаный грунт на ригелях АР-6 по типу АII [1]. За рассмотренный период среднее соотношение фактического угла поворота экспериментальных опор к максимальному значению угла поворота по техническим нормативам [1, 2] составило 20,9%, в то время, ка аналогичное соотношение для опор, установленных в грунт на ригелях, составило 60,3%.

Условно средняя наработка опоры между отказами рассматривалась как время поворота опоры от вертикального положения до предельно  допустимого по техническим нормам [1, 2].

Научная новизна

На основе теоремы об изменении количества движения системы материальных объектов [3] установлено соотношение :

` T_(oH)=T_(oB)*sqrt((m_(H))/(m_(B))),`

где  `T_(oH)` - новое значение средней наработки между отказами системы опора-изолятор- провод за рассматриваемый период эксплуатации, после внедрения мероприятий по повышению устойчивости пор, час;

 `T_(oB)` базовое значение средней  наработки между отказами этой системы до внедрения мероприятий по повышению устойчивости пор, час.;

 `m_(H)` новое значение массы системы опора-изолятор-провод, при которой достигается средняя наработка между отказами этой системы, соответствующая плановому значению коэффициента готовности ВЛ электропередачи, кг;

`m_(B)`  - базовая масса электротехнической системы, при которой было достигнуто значение коэффициента готовности ВЛ электропередачи за рассматриваемый период эксплуатации, кг.

На основе анализа зависимости экономического эффекта от коэффициента готовности установлено базовое значение коэффициента готовности для рассматриваемой ВЛ электропередачи `K_(B)=0,999011` на 100 км трассы. На основании целевой функции, выходным значением которой является оптимизированный коэффициент готовности, обеспечивающий максимальный экономический эффект от эксплуатации ВЛ электропередачи за рассматриваемый период, установлено, что оптимизированное значение коэффициента готовности экспериментальной линии электропередачи в расчёте на 100 км трассы должно составить `K_(B)=0,999658` .

Выведена формула, устанавливающая соотношение между базовой и новой массами системы опора-изолятор-провод и соответствующими значениями коэффициентов готовности ВЛ электропередачи [3]:

 

 ,                                             `m_(H)=m_(B)/T^(2)_(oB)*((K_(H)*T_(Bc))/(1-K_(H)))^(2)`  .                                                  (2)

 

где  ТВс - среднее время восстановления системы опора-изолятор-провод за расматриваемый период эксплуатации, час.

 

         Величину предложено считать параметром типа закрепления опоры в грунте, при достижении которой обеспечивается устойчивость опор и достижение оптимального коэффициента готовности ВЛ электропередачи.

         По зависимости (2) определена оптимальная масса рассматриваемой электротехнической системы, при которой будет достигнута устойчивость опор, обеспечивающая значение  на 100 км трассы. Для экспериментальной линии она составила . Фактическое значение этой массы составило , т.е. расхождение между фактической массой и оптимальной расчётной составляет 3,3%. В состав фактической массы системы опора-изолятор-провод входит масса фундамента и масса грунта обратной засыпки, расположенного на опорной плите фундамента и в его пазухах.     Из этого соотношения уточняется требуемая масса фундамента. Для опор ВЛ-35 кВ она составляет 6·103 кг.

Заключение

Параметр типа закрепления в обводнённом грунте свободностоящих железобетонных опор линий электропередачи является показателем, при достижении которого обеспечивается устойчивость опор, позволяющая достигнуть требуемого уровня функционирования ВЛ электропередачи в целом.

Библиографический список:

1. Северо-Западное отделение института «Энергосетьпроект». Типовые проектные решения 407-03-282. Закрепление в грунтах унифицированных железобетонных опор ВЛ 35-500 кВ. – Минэнерго СССР, –1981.
2. Типовая инструкция по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 35-800 кВ. Часть 1, 2. СПО ОРГРЭС. – М., 1991. –120 с.
3. Ляховецкая Л.В. Обеспечение работоспособности воздушных линий 35 кВ сельских распределительных сетей, расположенных в обводнённых грунтах: дис. … к. т. н.: 05.20.02 / Ляховецкая Людмила Владимировна. – Челябинск, 2014. - 165 с.
4. Инновационный патент на изобретение №19932: Фундамент опоры линии электропередачи/ Ткаченко В.Н., Снитко Л.В., Алдабергенов А.К., Ляховецкий В.М., 2008.- заяв. №2007/0792.1 08.06.2007; опубл. 28.05.2008 бюл. № 8.
5. Инновационный патент на изобретение №20240. Фундамент опоры линии электропередачи [Текст] / Исинтаев Т.И., Снитко Л.В., Утегулов Б.Б., Ляховецкий В.М. – заяв. №2007/0195.1 09.02.2007; опубл. 25.08.2008 бюл. №11.
6. Инновационный патент на изобретение №30810. Фундамент опор линий электропередачи [Текст] / Ляховецкая Л.В. – заяв. №2014/1926.1 опубл. 24.12.2015 бюл. №12.




Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх